CZ20645U1 - Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu - Google Patents
Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20645U1 CZ20645U1 CZ200921996U CZ200921996U CZ20645U1 CZ 20645 U1 CZ20645 U1 CZ 20645U1 CZ 200921996 U CZ200921996 U CZ 200921996U CZ 200921996 U CZ200921996 U CZ 200921996U CZ 20645 U1 CZ20645 U1 CZ 20645U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- nozzles
- space
- gas
- pyrolysis
- fire
- Prior art date
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims description 47
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 80
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 42
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 41
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 27
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 27
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 23
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 20
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 11
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 14
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- JKMBMIMLVFMXRW-LYYFRFARSA-N epicocconone Chemical compound C1=C2C[C@@H](CO)OC=C2C(=O)[C@]2(C)C1=C(C(/O)=C/C(=O)/C=C/C=C/C=C/C)C(=O)O2 JKMBMIMLVFMXRW-LYYFRFARSA-N 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- -1 formaldehyde, dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000010795 gaseous waste Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012261 overproduction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000009419 refurbishment Methods 0.000 description 1
- 230000000246 remedial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu
Technické řešení se týká zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu využitím biomasy, odpadů a fosilních paliv v rámci uzavřeného bezemisního cyklu výroby s následným užitím plynu pro vý5 robu energií.
Dosavadní stav techniky
Jedním z největších a nej vážnějších problémů lidstva v současné době je ochrana životního prostředí. Nerozumnou hospodářskou činností člověka a jeho spotřebitelský pohled na život v naprostém nesouladu s přírodou a jejím bohatstvím nás staví tváří v tvář před neradostné a proble10 matické životní problémy. Existence Člověka jako biologického druhu je v současné době reálnou hrozbou. Nápravu lze již sjednat pouze realistickým viděním současných a vědecky podložených skutečností a za použití ekologického přístupu k řešení všech chyb na životním prostředí. Našim společným cílem by měly být znovu Čistá příroda a celé životní prostředí. Konzumní přístup k životu, zlehčování reálných problémů a zjednodušování jejich řešení jsou příčinou ex15 trémního znečištění životního prostředí pevnými i plynnými odpady.
Konzumní způsob života lidstva sebou nese i extrémní nárůst spotřeby všech energií a s tím související spotřebu všech médií nutných pro výrobu energií. Vzrůst tarifních cen za energie je důsledkem stále složitějšího dobývání energeticky využitelných zdrojů, místně regionální nedostatečností energií s následnou nutností investic a nutnost udržování sítí k přenosu energií v provo20 zuschopném stavu. Jediným řešením pro lidstvo je odpovědný přístup k zavádění nových a ekologicky šetrných technologií a cílené řešení hospodaření s odpady.
Z jedné strany problematiky tedy stojí zvýšené náklady za energie a ze strany druhé nevyužité přebytky biomasy z výchovy a těžby lesů, nevyužité pozemky vhodné k pěstování energeticky využitelné biomasy a totální neschopnost člověka využít veškeré odpady k recyklaci a případné výrobě energií. Tato totální neschopnost může být kompenzována pouze urychleným vývojem zařízení schopných ekologicky čistě zpracovat většinu všech odpadů produkovaných člověkem a ekonomičtěji zpracovat současné klasické suroviny, a to vše přetvořit na energie. V tomto obraze se jeví jako řešení námi předkládaný komplex zařízení. Jedná se o zařízení, které je v daném komplexu schopno prostřednictvím procesu pyrolýzy-gazifíkace zpracovávat různé druhy suro30 vin označovaných jako paliva a stejným způsobem je schopno utilizace různých druhů odpadů, včetně nebezpečných.
Vzhledem k tomu, že dochází k různým interpretacím procesu pyrolýzy-gazifíkace, s tím že tyto procesy bývají zaměňovány, je zapotřebí si tyto pojmy vysvětlit. Proces pyrolýzy je velmi zjednodušeně řečeno rozklad organických látek na hořlavé plynové komponenty bez přístupu kyslíku v různých teplotních režimech. Na to, aby proces pyrolýzy mohl probíhat, musíme využívat tepelnou energii na ohřev zplynované látky přísunem zvenku. Rozlišujeme nízkoteplotní a vysokoteplotní pyrolýzu. Nízkoteplotní pyrolýza probíhá za teploty 400 až 700 °C. Vysokoteplotní pyrolýza probíhá za teploty 700 až 1200 °C.
V závislosti od výrobních potřeb kladených před výrobce-získání pyrolýzního plynu, koksu, dře40 věného uhlí atd., řešení vypadá následovně: v případě získávání pyrolýzního plynuje zapotřebí v procesu zahřívání organických látek samostatného tepelného zdroje pro vlastní výrobu tohoto pyrolýzního plynu a pro jeho další využití v energosystémech. V dalších případech je zapotřebí samostatného zdroje tepla pouze na získání primárního pyrolýzního plynu, kteiý je následně i tímto zdrojem tepla a je spotřebováván pro proces uskutečnění pyrolýzy. Proces pyrolýzy je totiž procesem spotřebovávajícím vlastní pyrolýzní plyn (z vlastní reakce-výroby) na pyrolýzu organických látek. Produktem pyrolýzy je též koksový zbytek a pyrolýzní živice-smoly.
Proces pyrolýzy-zplyňování, na kterém je založena práce plynotepelného generátoru představuje termochemický rozklad organické látky na plynové komponenty pň neúplném okysličování. To v
-1 CZ 20645 Ul podstatě znamená, že uhlík a vodík obsažený v organické látce začíná hořet za vytváření inertních plynů CO2 a vodní páry H2O. Jelikož se však spalování uskutečňuje při nedostatku kyslíku, část uhlíku z paliva nevstupuje do reakce okysličování a sedimentuje v podobě reagentu, který vlastně tvoří negenerující vrstvu. Přes tuto vrstvu se nucené pumpuje uhlík a vodní páry, které vstupujíc do chemické reakce s reagentem, vytvářejí hořlavé plyny, které nazýváme generátorovým plynem. Způsoby zplynování bývají přímé a zpětné, Při přímém způsobu se vzdušný kyslík přivádí zdola přes otvory roštu a získávaný generátorový plyn se odebírá nahoře, nucené přecházejíc přes celou vrstvu zplyňovaných organických látek, odnášejíc sebou velké množství pevných mechanických elementů a pyrogenetických živic, které vznikají při termickém rozkladu organic10 kých látek. Na základě tohoto popsaného výrobního procesu nemůžeme pyrolýzní plyn pro stupeň jeho znečistění a nemožnost dalšího následného Čistění využívat pro okamžitou výrobu elektrické energie v kogeneračních motorech. Takovýto pyrolýzní plyn se bez předcházejícího ochlazení může užívat pouze v parovodních ohřevních kotlech.
Při podobném způsobu výroby je možno dle ekologických norem využít ke zplynování pouze obyčejná paliva (dříví, uhlí, hořlavé břidlice), která nevytvářejí emise škodlivin (fenol, formaldehyd, dioxiny atp.)
Při užití zpětného způsobu zplynování se vzdušný kyslík přivádí přes speciální vzduchové trysky rozmístěné v pásmu hoření, odběr pyrolýzního plynu se uskutečňuje zdola přes regenerační vrstvu a vyvádí se přes rošt, procházejíc ještě před tím přes pásmo rozkladu živic. Při průchodu tímto pásmem se živice rozkládají na hořlavé plynné složky a vzhledem k tomu, že pyrolýzní plyn neprochází přes celou vrstvu organiky, se tímto neznečišťuje mechanickými nečistotami a škodlivými látkami. Plyn takto získaný je o mnoho čistější, než plyn získaný při přímém procesu. Dalším čistěním vyrobeného plynu od zbytků živic, získáváme čistý produkt, schopný využití v kogeneraci pro výrobu elektrické a tepelné energie. Vyrobený plyn je samozřejmě schopen užití i v plynových turbínách a v paroplynovém provozu pro následnou výrobu elektrické a tepelné energie.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky různých způsobů pyrolýz-zplyňování do značné míry odstraňuje zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno vnějším pláštěm s tepelnou izolací, ve kterém je umístěn vnitřní ohnivzdorný plášť, mezi nimi je prostor pro síť dopravních potrubí, ve vnitřním ohnivzdorném plášti v pásmu hoření jsou upevněny první trysky pro vzdušný kyslík a v pásmu regenerace a rozkladu živic druhé trysky pro uhlík ve formě CO2 a vodní páry, homí část je opatřena plnicím otvorem, ve spodní části pod prostorem regenerace a rozkladu živic je upevněn rošt pod kterým je prostor pro odběr plynu s vývodem odběru plynu a po ním prostor popelovin s kalovou jímkou, v prostoru pro síť dopravních potrubí je vedeno první potrubí pro vzdušný kyslík od prvního dopravního čerpadla k prvním tryskám a druhé potrubí pro uhlík ve formě CO2 s vodními párami od druhého dopravního čerpadla k druhým tryskám.
Ve vnějším plášti s tepelnou izolací je umístěn otvor pro odběr teplého vzduchu.
Vnitřní ohnivzdorný plášť je tvořen svařovanými plechy z tepelně odolných ocelí a následnou ohnivzdornou vyzdívkou ze směsí ohni odolných betonů.
První trysky jsou vyrobeny z ohnivzdorné oceli a jsou rozmístěny v pásmu hoření palivové vsádky ve vnitřním ohnivzdorném plášti spirálovitě.
Druhé trysky jsou vyrobeny u ohnivzdorné oceli a rozmístěny v pásmu regenerace a rozkladu živic ve vnitřním ohnivzdorném plášti kruhovitě, homí druhé trysky směřují dolů a spodní druhé trysky směřují nahoru.
Zařízení používá zpětného způsobu zplynování v plynotepelném generátoru, kde se vzdušný kyslík přivádí přes vzduchové trysky rozmístěné v pásmu hoření a v pásmu termického rozkladu
-2CZ 20645 Ul paliva i v pásmu regenerace, kde se též udržuje stálá vyšší teplota, která umožňuje získávání homogenního plynu v oblastí chemického složení plynu s vyšší výhřevností. Umožňuje též zbavit se škodlivých komponentů nežádoucího chemického složení a aktivních těžkých kovů, které je možno převést do inertního stavu scelováním paliva, nebo úpravou popele huminovými prepa5 ráty. Odběr pyrolýzního plynu se při tomto způsobu pyrolýzy uskutečňuje zdola, přes regenerační vrstvu a vyvádí se přes rošt, procházejíc ještě před tím přes pásmo rozkladu živic, kdy pří průchodu tímto pásmem se živice rozkládají na hořlavé plynné složky. Vzhledem k tomu, že pyrolýzní plyn neprochází přes celou vrstvu organiky a tím se neznečišťuje mechanickými nečistotami a Škodlivými látkami, prochází dalším čistěním pyrolýzního plynu od zbytků živic, následně tedy tímto způsobem získáváme čistý produkt, který je schopen využití pro výrobu elektrické a tepelné energie jak v kogeneraci, tak v plynových turbínách a v paroplynovém provozu.
Užívaným palivem pro zplynování mohou být: uhlí nejrůznějších kvalit, rašelina, dřevo a dřevěný odpad, odpady ze zemědělské činnosti, kalové sedimenty z čističek odpadních vod, užité pneumatiky upravené pro zplynování, průmyslové odpady organického původu a komunální odpady.
Nejvíce aktuálním a perspektivním se jeví palivo připravené z uhlí s nízkou energetickou výhřevností, kdy toto palivo může být převedeno bezemisně do plynové substance, ze které jsou následně vyráběny potřebné energie. Jedinými technickými požadavky na palivo jsou rozměry (20 až 200 mm) a vlhkost (maximálně 35 %). Tyto technické požadavky si též vyžadují užití dalších přídavných zařízení a technologií.
Přehled obrázků na výkresech
Technické řešení je blíže objasněno pomocí schematických výkresů, kde na obr. 1 je ve schematických obrysech znázorněno zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu, obr. 2 znázorňuje umístění první trysky v pásmu hoření, obr. 3 znázorňuje rozmístění dru25 hých trysek v pásmu regenerace a rozkladu živic a na obr. 4 je zachyceno prostřídání jednotlivých dopravovaných médií v jednotlivých potrubích pro zachování systematiky následných oprav a údržby v prostoru pro síť dopravních potrubí.
Příklady provedení technického řešeni
Zařízení - reaktor pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu pro využití bio30 masy, odpadů a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou přípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobě energií je tvořeno vnějším pláštěm 3 s tepelnou izolací, ve kterém je umístěn vnitřní ohnivzdorný plášť 5, mezi nimi je prostor pro síť dopravních potrubí 4, ve vnitřním ohnivzdorném plášti 5 v prostoru hoření ϋ jsou upevněny první trysky 6 pro vzdušný kyslík a v prostoru regenerace a rozkladu živic JT druhé trysky 61 pro uhlík ve formě CO2 a vodní páry, horní část je opatřena plnicím otvorem 1, ve spodní části pod prostorem regenerace a rozkladu živic JT je upevněn rošt 13, pod kterým je prostor pro odběr plynu 12 s vývodem odběru plynu JO a pod ním prostor popelovin 14 s kalovou jímkou, v prostoru pro síť dopravních potrubí 4 je vedeno první potrubí 7 pro vzdušný kyslík od prvního dopravního čerpadla 8 k prvním tryskám 6 a druhé potrubí T_ pro uhlík ve formě CO2 s vodními páry od druhého dopravního Čerpadla 9 k druhým tryskám 6\
Ve vnějším plášti 3 s tepelnou izolací je v zařízení umístěn otvor 2 pro odběr teplého vzduchu. Vnitřní ohnivzdorný plášť 5 zařízení je tvořen svařovanými plechy z tepelně odolných ocelí a následnou ohnivzdornou vyzdívkou ze směsi ohni odolných betonů.
První trysky 6 zařízení jsou vyrobeny z ohnivzdorné oceli a jsou rozmístěny v prostoru hoření 15 palivové vsádky ve vnitřním ohnivzdorném plášti 5 spirálovitě.
Druhé trysky 61 zařízení jsou vyrobeny u ohnivzdorné oceli a rozmístěny v prostoru regenerace a rozkladu živíc JT ve vnitřním ohnivzdorném plášti 5 kruhovitě, horní druhé trysky 61 směřují dolů a spodní druhé trysky 61 směřují nahoru.
-3CZ 20645 Ul
Plnicí otvor I je plněn v automatizovaném provozu palivem schopným relevantního zplynování v uzavřeném cyklu opačného hoření. Jedná se o diferencované vsádky biomasy různého druhu a složení, odpady schopné hoření kromě kovů a skla, znečištěné ropné plyny, briketované kaly z čističek odpadních vod doplněné o 20 % pomocnou vsádkou koksové prosívky, briketované kaly z odkališť uhelných prachů a různé druhy fosilních paliv. Vsádka paliv je upravena do vlhkosti o maximální hodnotě 35 %. Dopravník může být různě konstrukčně a koncepčně řešen dle konzistence paliva. Plnicí otvor 1 je uzavírán systémem klapek, zajišťujícím uzavřený cyklus hoření.
Otvor 2 pro odběr ohřátého vzduchu - otvor slouží k odběru extrémně ohřátého vzduch z dvouplášťového reaktoru. Ohřátý vzduch je využíván k vysoušení paliva připravovaného k vsádkám ío do reaktoru k postupnému zplynování.
Vnější plášť 3 s tepelnou izolací slouží k opláštění reaktoru a je chráněn proti vnějším vlivům ochranným nátěrem s vysokou přilnavostí a schopností odolávat tepelnému náporu. Vnější plášť 3 brání úniku tepla z prostoru pro síť dopravních potrubí 4 pro nucené zásobování vzdušným kyslíkem v prostoru hoření 15 a též nekontrolovatelnému úniku tepla od ohřívaného vnitřního ohnivzdorného pláště 5 reaktoru.
V prostoru pro síť dopravních potrubí 4 k plnění vzdušným kyslíkem a směsí uhlíku s vodními párami v prostoru hoření 15 reaktoru jsou rozmístěna potrubí z tepelně odolných trubek, která dopravují do prostoru hoření 15 a prostoru regenerace a rozkladu živic H k jednotlivým tryskám vzdušný kyslík pro obohacení hoření a následné směřování prohoření v reaktoru a též dopravují směs uhlíku a vodních par do trysek umístěných v prostoru regenerace a rozkladu živic H v reaktoru.
Vnitřní ohnivzdorný plášť 5 je tvořen svařovanými plechy z tepelně odolných speciálních ocelí a následnou ohnivzdornou vyzdívkou ze směsi ohni odolných betonů.
První trysky 6 pro vzdušný kyslík jsou vyrobeny ze speciální ohnivzdorné oceli a jsou systema25 ticky rozmístěny v prostoru hoření 15 palivové vsádky.
Rozvod potrubí umožňuje díky systematice umístění ve dvojitém plášti reaktoru a velmi kvalitnímu materiálu dlouhodobě bezporuchový provoz reaktoru s ojedinělým systémem prohoření paliva a následnou výrobou pyrolýzního plynu,
První dopravní čerpadlo vzdušného kyslíku 8 dopravuje vzdušný kyslík prostřednictvím prvního dopravního potrubí 2 ve dvojitém plášti reaktoru k prvním tryskám 6 ústícím do prostoru hoření 15 v reaktoru. Vzdušný kyslík je nasáván z prostoru mimo umístění reaktoru (mimo výrobní halu) a nasávání je osazeno hrubou filtrací, bránící vniknutí cizích předmětů.
Druhé dopravní čerpadlo 9 pro směs vodních par a uhlíku dopravuje tuto směs ze směšovače těchto médií umístěného mimo reaktor. Směs je nasávána druhým dopravním čerpadlem 9 pro35 střednictvím potrubí ze speciálního antikorozního materiálu.
Odběr pyrolýzního plynu je prováděn pod prostorem regenerace a rozkladu živic XI pod roštem 13, kde je zajištěna dostatečná čistota plynu pro další očištění v separátoru a systému regenerace s jemnou filtrací a pro následné chlazení plynu.
V prostoru regenerace a rozkladu živic li dochází k rozkladu živic, vzniklých pomalým hořením palivové vsádky za řízeného a omezeného přístupu vzduchu a vzdušného kyslíku. Tento konečný rozklad živic způsobuje tvorbu kvalitního a relativně čistého pyrolýzního plynu, kdy tento za přístupu vodních par s obsahem uhlíku regeneruje a je pod roštem 13 odebírán k dalšímu zpracování pro výrobu energií.
V prostoru odběru plynu 12 je umístěno nasávací zařízení čerpadla, zajišťujícího dopravu vyro45 beného pyrolýzního plynu k dalšímu zpracování.
Rošt U zajišťuje zachycování běžných hrubých popelovín, které se dále případně upravují do inertního stavu k ekologickému ukládání a užití. Jemné popeloviny s kapalnými složkami odpadů z kalové jímky se použijí pro k dalšímu zpracování.
-4CZ 20645 Ul
Rozvod potrubí a trysek v pásmu hoření je jedním ze dvou nej důležitějších prostorových a technických řešení reaktoru. Speciální umístění trysek umožňuje jednak programově řídit přístup vzdušného kyslíku do prostoru hoření Í5 a rovnoměrně tak zajistit prohoření palivové vsádky, ale též umožňuje nucené usměrňovat postup prohoření vsádky a následný odběr vyrobeného ply5 nu ve spodní části reaktoru.
Prostor odběru plynu 12 je druhým nej důležitějším technickým řešením reaktoru. Za užití nuceného přísunu regeneračních médií - směsi vodních par a uhlíku, je zde získáván a odebírán relativně čistý pyrolýzní plyn, který je dále zpracováván do podoby, která umožňuje následnou výrobu tepelné a elektrické energie.
io Prostřídání jednotlivých dopravovaných médií v jednotlivých dopravních potrubích je účelné pro zachování systematiky následných oprav a údržby.
Zařízení pro využití biomasy, odpadů a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou přípravou pyrolýzního plynu k výrobě energií používá zpětného způsobu zplynování v plynotepelném generátoru, kde se vzdušný kyslík a/nebo kyslík přivádí přes speciální vzduchové trysky rozmístěné v is pásmu hoření a v pásmu termického rozkladu paliva i v pásmu regenerace.
V pásmu hoření se udržuje stálá teplota vyšší než 700 °C, která umožňuje získávání homogenního plynu v oblasti chemického složení, plynu s vyšší výhřevností, umožňuje zbavit se škodlivých složek plynu a zabezpečit tak úplnou dekontaminaci výchozího paliva. Výjimkou jsou nežádoucí chemické složky a aktivní těžké kovy, které je možno převést do inertního stavu scelováním pa20 liva, nebo úpravou popele huminovými preparáty.
Odběr pyrolýzního plynu se uskutečňuje zdola, přes regenerační vrstvu a vyvádí se přes rošt, procházejíc ještě před tím přes pásmo rozkladu živic a při průchodu tímto pásmem se živice rozkládají na hořlavé plynné složky. Vzhledem k tomu, že pyrolýzní plyn neprochází přes celou vrstvu organiky, tím se neznečišťuje mechanickými nečistotami a škodlivými látkami, prochází dalším čistěním od zbytků živic a následně získáváme čistý produkt, schopný využití pro výrobu elektrické a tepelné energie jak v kogenerací, tak v plynových turbínách a v paroplynovém provozu.
Příklady použití zařízení podle technického řešení
Příklad 1
Zařízení se skládá z části přípravy paliva, kde se otruby nebo biomasa briketují (pelety). Vyrobené pelety se přesunují do skladu, kde se shromažďuje zásoba v minimálním množství na jeden pracovní den. Z palivového skladu se automatizovaným plnicím zařízením dopravuje palivo do plynotepelného reaktoru, který je spojen s vodním kotlem. V plynotepelném reaktoru se palivo vlivem termochemické reakce rozpadá na inertní plynové složky. Nuceným oběhem podstupují inertní plyny regeneraci do stavu plynů hořlavých, jež nazýváme pyrolýzním plynem.
Získaný pyrolýzní plyn se čistí od mechanických přísad a ochlazuje za kontinuální výroby tepelného média ve formě horké vody o teplotě 90 °C. Očištěn od mechanických nečistot a ochlazen, putuje generátorový plyn do separátoru, kde se zbavuje tekutých frakcí (pryskyřic). Pryskyřice se využívají jako mazutové palivo, nebo jako přísada k výrobě pelet a palivových briket ke zvýšení termické hodnoty tohoto paliva. Po očištění od mechanických nečistot a tekuté frakce (pryskyřic) se plyn dostává do chladicího zařízení - stabilizátoru, kde se ochladí až na 30 °C a kde se odseparuje vodní kondenzát. Plně vychlazený a očištěný plyn vstupuje do kogenerační jednotky (pístového motoru), kde je z plynu vyráběn elektrický proud o konzumních vlastnostech. Při zpracování jedné tuny otrub např. lisovaných, vyrobí zařízení 2800 m3 pyrolýzního plynu s výhřevností cca 2000kcal/m3. Kogenerací tohoto plynu je možné získat 1,5 MW elektrického výkonu a 3 MW energie.
Dále je možno získat 401 pryskyřic (mazut) a cca 1801 destilované vody. Při tomto množství vyrobených energií a produktů spotřebuje samo zařízení pouze 11 kW elektrické energie.
-5CZ 20645 Ul
Vyrobené pryskyřice tj. např. mazut jsou velmi produktem s vysokou výhřevností cca 10 000 Kcal/1. Jak již bylo řečeno, užívá se tohoto produktu ke zvýšení viskozity briketovaného paliva, nebo se spaluje jako samostatné palivo.
Destilované vody je možno užít jako náhrady chemicky upravené vody v parovodních kotlích, jako média v teplovodním kotli samotného plynového generátoru, nebo ji prodávat zákazníkům.
Není zde nutno rozebírat ekonomiku provozu každé specializované jednotky zvlášť dle spotřebovávaného paliva, postačí si uvědomit pouze několik skutečností:
- využití komplexů umožňuje řešit problém zužitkování různých odpadů a též získání alternativních zdrojů energií, io - získávání energií z alternativních zdrojů na základě zařízení přichází v pravou chvíli, neboť se jedná o zařízení, která naprosto ekologicky zpracují veškeré odpady na elektrickou energii,
- zařízení mají velmi krátkou návratnost vložených investic a zbavují nás problémů se skládkováním,
- zařízení dávají možnost ekonomického využití odpadů a šetří tak stávající zdroje surovin. Cena jednoho zařízení s kapacitou výroby elektrické energie 1500 kW (1,5 MW) je cca 72.000,000,Kč včetně třídicí a přípravné linky na odpady
Příklad 2
Výrobní jednotka je umístěna do dřevařské výroby s dostatečným přísunem dřevní hmoty tj. odpadu. Provoz dřevařské výroby běžně pracuje jako velkoodběratel elektrické energie s cenou kolem 1,86/kWh v nákupu. Provoz plynogenerátoru spotřebuje hodinově 1156 kg dřevěného odpadu, což představuje cca 4,5 nákladního auta denně. Provoz plynogenerátoru v tržbách vyrobí elektrickou energii v množství 1379 kW/hod., což představuje za rok 10 656 912 kW. Pro uživatele to představuje finanční efekt, kdy imaginárně šetří 19.821.856,- Kč za spotřebovanou elektrickou energii (á 1,86 Kč/kWh). Především to pro uživatele ovšem znamená při dodávkách elektrická energie do sítě přínos v tržbách v hodnotě 37.938,606 (při započtení cen daných ERÚ za tzv. „zelené“ energie). Provoz je plně automatizován, takže nepotřebuje zvláštní obsluhu. Obsluhu může zastat běžný zaměstnanec s kumulovanou funkcí např. údržbář. Pří dosažených tržbách za elektrickou energii, tepelnou energii a destilovanou vodu se za minimálních výrobních nákladů zaplatí provoz teoreticky do jednoho roku a prakticky nejpozději do 3 let. Další roky provozu jsou pro provozovatele dřevařské výroby pouze lety, kdy spotřebovává v provozu vlastní elektrickou energii.
Příklad 3
Výrobní jednotka je umístěna do průmyslové zóny obce, kde jsou upraveny plochy pro sběr komunálního odpadu. Výrobní jednotka spotřebovává ekvivalent komunálních odpadů ke spotřebě dřevní hmoty, upravených pro výrobu drtičem (též cca 1156 kg/hod) a je tedy schopna fungovat na spotřebě komunálního odpadu cca 30 dnů v obci s 1500 obyvateli za předpokladu že je tvorba odpadů v obci na republikovém průměru cca 500 kg/rok na obyvatele. Zbytek elektrické energie je vyroben na základě spotřeby biomasy z dřevěného odpadu, odpadů z čističek odpadních vod, kalů z důlních zátěží nebo pyrolýzou fosilních paliv Výrobní jednotka opět vyrobí elektrickou energii za cca 37.938.606,- Kč ročně při stejné ceně, jako v Příkladě 1.
Komunální odpad je svážen za běžných podmínek z celé obce s tržbami pro obec v hodnotě 500 až 600 Kč/obyvatele - 1500 obyvatel = tržba cca 900.000,- Kč/rok. Náklady na obsluhu jsou 1.652.000,- Kč/ročnč. Finanční efekt se tedy pro obec imaginárně zvyšuje o Částku tržeb za odvoz odpadů ale z druhé strany je zapotřebí započíst náklady za dopravu a nákup biomasy pro provoz komplexu. V konečných důsledcích se ovšem znovu dostáváme k návratnosti vložených investic nejpozději do tří let. V podhorských a horských oblastech má komplex hned několik výhod, a to, že obce budou komplexně spotřebovávat pro energetickou výrobu vlastní odpady a dostupnou biomasu z lesnické a dřevařské výroby. Další výhodou je změna imisních podmínek v
-6CZ 20645 Ul jednotlivých oblastech, kdy při nadvýrobě tepelné energie v našem komplexu se může na výrobu napojit postupně většina spotřebitelů v obci. Obec jednoznačně šetří životní prostředí zastavením tvorby skládek.
V případě zařazení mezi důlní plyny, bioplyny a skládkové plyny (nic tomu nebrání - právě na5 opak - minimální obsah metanu), dosáhne zařízení návratnosti investice v hodnotách přímo bleskových. Předpokladem je zařazení do „zelených bonusů“ s výslednou cenou 3,56 Kč/kWh při výrobě elektrické energie z generátorového plynu. S návratností vložených investic se tedy dostaneme při tržbách kolem 4,5 mil. Kč ročně na cca 20 měsíců (komplex s výrobou 150 kW/hod).
Návratnost je vypočítána za předpokladu prodejní ceny elektrické energie 1,86 Kč/kWh. V další ío stati o ekonomické efektivitě je počítáno s cenou cca 2,5 Kč/kWh u výroby el. energie ze zplynování biomasy, Vycházíme tedy z cenových relací ERÚ o tzv. cenách zelených energií.
Zařízení o výkonu 1,5 MW i s třídičkou odpadů a přípravou alternativního paliva a montážních prací lze pořídit za cca 3 mil. €.
Pro ilustraci: Ostrava je schopna s produkcí cca 400 0001 vyprodukovat cca 35 MW elektrické energie z odpadů.
Další možné využití zařízení podle technického řešení:
- zařízení může kromě elektrické energie vyrábět i plyn pouze pro další užití ve stroji na plynový pohon, nebo plynových turbinách s cílem získání dalších energií (tepelné, chlazení)
- zařízení pracuje v nepřetržitém pracovním cyklu, který je plně automatizován. K obsluze posta20 čí jeden až dva pracovníci na směnu. Pravidelná odstávka zařízení s cílem nezbytné provozní údržby je prováděna v půlročních cyklech (tedy 2* ročně). Výrobní jednotky pro zpracování plynu v parovodních kotlích odstávku nevyžadují a zařízení je o cca 40 % levnější, než zařízení na výrobu elektrické energie kogenerací.
Zařízení na pyrolýzu-zplynováni různých druhů paliv umožňuje i výrobu zkapalněných uhlovo25 dikových paliv např. benzínu a motorové nafty. Paliva takto vyrobená jsou kvalitnější a levnější než paliva získaná rafinací ropy. Palivy mohou být uhlí, hořlavé břidlice, nízkotlaký zemní plyn a komunální odpady.
Jako dostatečné palivo pro energetické využití je možno připravit: surové nerafinované plyny, odpadové produkty z těžby ropy, běžná pevná paliva a veškerý organický odpad.
Velmi nízké ceny zařízení, kompaktnost umístění a rozmístění jednotlivých komponentů, ekologická bezpečnost, uzavřený provoz zplynování a velmi nízké provozní náklady nám umožňují: provozovat naše zařízení přímo v místě výskytu a těžby zemního plynu, ropy a v místech těžby nerostných paliv, zpracovávat organické odpady přímo v místě jejich běžného soustředění se získáním elektrické a tepelné energie, případně syntetických kapalných paliv.
Komplex zařízení nám dále umožňuje využívání našich zařízení pri přechodu provozů tepelných elektráren z uhlí na syntetický plyn, při přechodech plynových tepláren na pevná paliva. Dále též umožňuje zařízení přetváření pevných paliv na syntetický plyn a tím umožňuje eliminovat náklady na rekonstrukci kotelních zařízení a umožňuje zaměnit technologický proces spalování pevných a plynných paliv v kotlích tepláren a elektráren, což v komplexu mění exhaláty z přímého spalování na exhaláty z plynného provozu.
Claims (5)
1. Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemísním cyklu pro využití biomasy, odpadů a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou přípravou pyrolýzního plynu k využití
-7CZ 20645 Ul ve výrobě energií, vyznačující se tím, že je tvořeno vnějším pláštěm (3) s tepelnou izolací, ve kterém je umístěn vnitřní ohnivzdorný plášť (5), mezi nimi je prostor pro síť dopravních potrubí (4), ve vnitřním ohnivzdorném plášti (5) v prostoru hořem (15) jsou upevněny první trysky (6) pro vzdušný kyslík a v prostoru regenerace a rozkladu živic (11) druhé trysky (6') pro
5 uhlík ve formě CO2 a vodní páry, horní část je opatřena plnicím otvorem (1), ve spodní části pod prostorem regenerace a rozkladu živic (11) je upevněn rošt (13), pod kterým je prostor pro odběr plynu (12) s vývodem odběru plynu (10) a pod ním prostor popelovin (14) s kalovou jímkou, v prostoru pro síť dopravních potrubí (4) je vedeno první potrubí (7) pro vzdušný kyslík od prvního dopravního čerpadla (8) k prvním tryskám (6) a druhé potrubí (7') pro uhlík ve formě CO2 s io vodními párami od druhého dopravního čerpadla (9) k druhým tryskám (6').
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve vnějším plášti (3) s tepelnou izolací je umístěn otvor (2) pro odběr teplého vzduchu.
3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že vnitřní ohnivzdorný plášť (5) je tvořen svařovanými plechy z tepelně odolných ocelí a následnou ohnivzdornou vyzdívkou ze
15 směsi ohni odolných betonů.
4. Zařízení podle nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že první trysky (6) jsou vyrobeny z ohnivzdorné oceli a jsou rozmístěny v prostoru hoření (15) palivové vsádky ve vnitřním ohnivzdorném plášti (5) spirálovitě.
5. Zařízení podle nároků 2aŽ4, vyznačující se tím, že druhé trysky (6') jsou vy20 robeny z ohnivzdorné oceli a rozmístěny v prostoru regenerace a rozkladu živic (11) ve vnitřním ohnivzdorném plášti (5) kruhovitě, horní druhé trysky (6') směřují dolů a spodní druhé trysky (6') směřují nahoru.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200921996U CZ20645U1 (cs) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200921996U CZ20645U1 (cs) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20645U1 true CZ20645U1 (cs) | 2010-03-15 |
Family
ID=42035536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ200921996U CZ20645U1 (cs) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ20645U1 (cs) |
-
2009
- 2009-11-26 CZ CZ200921996U patent/CZ20645U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Machin et al. | Energetic valorization of waste tires | |
| KR101251103B1 (ko) | 바이오매스 탄화·가스화 시스템 및 방법 | |
| Kumar et al. | Waste-to-energy model/tool presentation | |
| Qazi et al. | Waste-to-energy technologies: a literature review | |
| Burnley et al. | Energy implications of the thermal recovery of biodegradable municipal waste materials in the United Kingdom | |
| Breeze | Energy from waste | |
| Garcia-Perez et al. | Methods for producing biochar and advanced biofuels in Washington State | |
| Ciuła et al. | Energy from landfill gas as an example of circular economy | |
| CN211394370U (zh) | 一种火电厂锅炉烟气热解废旧轮胎的系统 | |
| CN201892196U (zh) | 生物质燃料流化床空气煤气发生炉蒸汽锅炉系统装置 | |
| Bridgwater et al. | An assessment of the possibilities for transfer of European biomass gasification technology to China | |
| CZ20645U1 (cs) | Zařízení pro výrobu pyrolýzního plynu v uzavřeném bezemisním cyklu | |
| CZ2008497A3 (cs) | Zpusob a zarízení pro využití biomasy, odpadu a fosilních paliv pro pyrolýzu s následnou prípravou pyrolýzního plynu k využití ve výrobe energií | |
| Subbotin et al. | The relevance of re-equipment of thermal power plants under solid waste fuel | |
| RU2793101C1 (ru) | Способ энергетической утилизации твердых углеродсодержащих отходов и устройство - малая мобильная твердотопливная электроводородная станция - для его осуществления | |
| Wangi et al. | Municipal solid waste-to-energy potential in DI Yogyakarta, Indonesia | |
| EP2801757A1 (en) | Energy generating complex | |
| CN101845310B (zh) | 一种生物质裂解转化处理的炼制转化工艺技术 | |
| CN101113817A (zh) | 生物质裂解转化处理装置及炼制转化工艺技术 | |
| Bojanovský et al. | Rotary Kiln, a Unit on the Border of the Process and Energy Industry—Current State and Perspectives. Sustainability 2022, 14, 13903 | |
| Iliev et al. | Combined heat and power production through biomass gasification with'Heatpipe-Reformer' | |
| Huang et al. | Energy from biomass and waste–case studies in China | |
| Perne et al. | Innovative gasification technology for the circular economy | |
| Koga et al. | New biomass utilization technologies such as methane fermentation and pyrolysis | |
| Wilson | Comparative Emissions from Baseload Renewable Energy Sources |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20100315 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20131126 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20161126 |